JP2006229195A - Semiconductor nonvolatile memory and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、トンネル絶縁膜を有する半導体不揮発性記憶装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor nonvolatile memory device having a tunnel insulating film and a manufacturing method thereof.
下記特許文献1のうちその実施の形態3においては、半導体不揮発性記憶装置のトンネル絶縁膜1を、熱酸化膜21とCVD(Chemical Vapor Deposition)法で形成された窒化膜23との積層構造で構成することが記載されている。
In
また、下記特許文献2のうちその第0026段落においては、半導体不揮発性記憶装置のトンネル絶縁膜15aを、プラズマ酸化膜の上にプラズマ窒化膜を積層した積層膜で構成することが記述されている。
In the second paragraph of
半導体不揮発性記憶装置のトンネル絶縁膜のうち窒化膜部分をCVD法で形成すれば、窒化膜中に欠陥が生じやすかった。また、単純なプラズマ窒化処理によりトンネル絶縁膜の窒化膜部分を形成しただけでは、プラズマによるダメージが窒化膜に発生しやすかった。 If the nitride film portion of the tunnel insulating film of the semiconductor nonvolatile memory device is formed by the CVD method, defects are likely to occur in the nitride film. Further, if the nitride film portion of the tunnel insulating film is simply formed by a simple plasma nitriding process, plasma damage is likely to occur in the nitride film.
上記のような欠陥やダメージが窒化膜に発生すると、トンネル絶縁膜にリーク電流が生じやすくなり、半導体不揮発性記憶装置のデータ保持能力の低下を招く。 When such defects and damage occur in the nitride film, a leak current is likely to be generated in the tunnel insulating film, leading to a decrease in the data retention capability of the semiconductor nonvolatile memory device.
また、シリコン酸化膜の上にシリコン窒化膜を追加しても、酸化膜部分とシリコン基板等の半導体基板との界面の界面準位増大に基づく、半導体不揮発性記憶装置のデータ消去速度低下は改善しなかった。 In addition, even if a silicon nitride film is added on top of the silicon oxide film, the data erasure speed reduction of the semiconductor nonvolatile memory device is improved based on the increase in the interface state at the interface between the oxide film portion and the semiconductor substrate such as the silicon substrate I did not.
この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、トンネル絶縁膜にリーク電流が生じにくい半導体不揮発性記憶装置及びその製造方法を実現することを目的とする。また、トンネル絶縁膜と半導体基板との界面の界面準位が増大しにくい半導体不揮発性記憶装置及びその製造方法を実現することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to realize a semiconductor nonvolatile memory device in which a leak current hardly occurs in a tunnel insulating film and a manufacturing method thereof. It is another object of the present invention to realize a semiconductor nonvolatile memory device in which the interface state at the interface between the tunnel insulating film and the semiconductor substrate is unlikely to increase, and a manufacturing method thereof.
請求項1に記載の発明は、トンネル絶縁膜を含む半導体不揮発性記憶装置の製造方法であって、(a)前記トンネル絶縁膜を構成するシリコン酸化膜を半導体基板上に形成する工程と、(b)前記トンネル絶縁膜を構成する第1シリコン窒化酸化膜を前記シリコン酸化膜上に形成する工程とを備え、前記工程(b)において、前記シリコン酸化膜の表面をラジカル窒化することにより、前記第1シリコン窒化酸化膜を形成する半導体不揮発性記憶装置の製造方法である。
The invention according to
請求項3に記載の発明は、半導体基板と、前記半導体基板上に形成されたシリコン酸化膜と、前記シリコン酸化膜上に形成されたシリコン窒化酸化膜とを備え、前記シリコン酸化膜および前記シリコン窒化酸化膜は、トンネル絶縁膜を構成し、前記シリコン窒化酸化膜は、前記シリコン酸化膜の表面をラジカル窒化することにより形成された半導体不揮発性記憶装置である。
The invention according to
請求項4に記載の発明は、半導体基板と、シリコン酸化膜と、前記シリコン酸化膜上に形成された第1シリコン窒化酸化膜と、前記半導体基板と前記シリコン酸化膜との間に形成された第2シリコン窒化酸化膜とを備え、前記シリコン酸化膜、並びに、前記第1及び第2シリコン窒化酸化膜は、トンネル絶縁膜を構成する半導体不揮発性記憶装置である。
The invention according to
請求項1に記載の発明によれば、シリコン酸化膜の表面をラジカル窒化することにより、第1シリコン窒化酸化膜を形成する。ラジカル窒化処理により形成された膜は、CVD法による窒化膜に比べて、膜中に欠陥が生じにくい。また、ラジカル窒化処理によれば、従来の単純なプラズマ窒化処理に比べてプラズマによるダメージが少ない。よって、トンネル絶縁膜にリーク電流が生じにくい半導体不揮発性記憶装置を製造することができる。 According to the first aspect of the present invention, the first silicon oxynitride film is formed by radical nitriding the surface of the silicon oxide film. A film formed by radical nitriding is less likely to cause defects in the film than a nitride film formed by CVD. Further, the radical nitriding treatment causes less plasma damage compared to the conventional simple plasma nitriding treatment. Therefore, it is possible to manufacture a semiconductor nonvolatile memory device in which a leak current hardly occurs in the tunnel insulating film.
請求項3に記載の発明によれば、トンネル絶縁膜を構成するシリコン窒化酸化膜は、シリコン酸化膜の表面をラジカル窒化することにより形成されている。ラジカル窒化処理により形成された膜は、CVD法による窒化膜に比べて、膜中に欠陥が生じにくい。また、ラジカル窒化処理によれば、従来の単純なプラズマ窒化処理に比べてプラズマによるダメージが少ない。よって、トンネル絶縁膜にリーク電流が生じにくい半導体不揮発性記憶装置が得られる。 According to the third aspect of the present invention, the silicon oxynitride film constituting the tunnel insulating film is formed by radical nitriding the surface of the silicon oxide film. A film formed by radical nitriding is less likely to cause defects in the film than a nitride film formed by CVD. Further, the radical nitriding treatment causes less plasma damage compared to the conventional simple plasma nitriding treatment. Therefore, a semiconductor nonvolatile memory device in which a leak current hardly occurs in the tunnel insulating film can be obtained.
請求項4に記載の発明によれば、トンネル絶縁膜は、シリコン酸化膜、並びに、第1及び第2シリコン窒化酸化膜により構成される。よって、トンネル絶縁膜を更に強固にすることができ、トンネル絶縁膜にリーク電流が生じにくい半導体不揮発性記憶装置が得られる。また、半導体基板とシリコン酸化膜との間に第2シリコン窒化酸化膜が形成されているので、トンネル絶縁膜と半導体基板との界面の欠陥が生じにくく、トンネル絶縁膜と半導体基板との界面の界面準位が増大しにくい半導体不揮発性記憶装置が得られる。 According to the fourth aspect of the present invention, the tunnel insulating film is composed of the silicon oxide film and the first and second silicon oxynitride films. Therefore, the tunnel insulating film can be further strengthened, and a semiconductor nonvolatile memory device in which a leak current hardly occurs in the tunnel insulating film can be obtained. In addition, since the second silicon oxynitride film is formed between the semiconductor substrate and the silicon oxide film, defects at the interface between the tunnel insulating film and the semiconductor substrate are less likely to occur, and the interface between the tunnel insulating film and the semiconductor substrate is less likely to occur. A semiconductor nonvolatile memory device in which the interface state hardly increases can be obtained.
<実施の形態1>
本実施の形態は、トンネル絶縁膜を構成するシリコン窒化酸化膜を、シリコン酸化膜の表面をラジカル窒化することにより形成した半導体不揮発性記憶装置及びその製造方法である。
<
The present embodiment relates to a semiconductor nonvolatile memory device in which a silicon oxynitride film constituting a tunnel insulating film is formed by radical nitriding the surface of a silicon oxide film, and a method for manufacturing the same.
図1は、本実施の形態に係る半導体不揮発性記憶装置を示す図である。図1に示すように、この半導体不揮発性記憶装置は、シリコン基板等の半導体基板1を含んでいる。
FIG. 1 is a diagram showing a semiconductor nonvolatile memory device according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the semiconductor nonvolatile memory device includes a
半導体基板1の表面には、シリコン酸化膜を主成分とする素子分離領域3と、半導体不揮発性記憶装置の一構成要素たるソース/ドレイン領域4とが形成されている。なお、ソース/ドレイン領域4は、半導体基板1の表面の一部にリンや砒素等のn型不純物が選択的に拡散されることにより形成された活性領域である。
Formed on the surface of the
半導体基板1の上には、シリコン酸化膜2aが形成され、シリコン酸化膜2a上にはシリコン窒化酸化膜2bが形成されている。このシリコン窒化酸化膜2bは、後述するように、シリコン酸化膜2aの表面をラジカル窒化することにより形成されたものである。そして、シリコン酸化膜2aおよびシリコン窒化酸化膜2bで構成される積層膜が、半導体不揮発性記憶装置の1メモリセルのトンネル絶縁膜2として機能する。
A
トンネル絶縁膜2上には、リン等の不純物が添加されたポリシリコンを主成分とする浮遊ゲート電極5が形成されている。また、浮遊ゲート電極5上には、シリコン酸化膜6、シリコン窒化膜7およびシリコン酸化膜8の積層膜が形成されている。この積層膜は、半導体不揮発性記憶装置の1メモリセルの電荷保持膜15として機能する。
On the
電荷保持膜15上には、リン等の不純物が添加されたポリシリコンを主成分とする制御ゲート電極9が形成されている。そして、制御ゲート電極9の上面及び側面、並びに、電荷保持膜15、浮遊ゲート電極5およびトンネル絶縁膜2の側面を覆うように、シリコン酸化膜を主成分とする電気的絶縁膜10が形成されている。電気的絶縁膜10は、隣接する半導体不揮発性記憶装置のメモリセル間の電気的絶縁を図るため、設けられている。
On the
半導体基板1上には、素子分離領域3、電気的絶縁膜10およびソース/ドレイン領域4を覆うように、シリコン酸化膜等を主成分とする層間絶縁膜12が形成されている。また、層間絶縁膜12上には、より上層の層間絶縁膜14が形成されている。
On the
層間絶縁膜12内および層間絶縁膜12表面には、ソース/ドレイン領域4に導通するコンタクト金属配線11が形成されている。また、層間絶縁膜14内および層間絶縁膜14表面には、コンタクト金属配線11に導通するコンタクト金属配線13が形成されている。
In the
次に、本実施の形態に係る半導体不揮発性記憶装置の製造方法について、図2〜図5を用いて説明する。 Next, a method for manufacturing the semiconductor nonvolatile memory device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
まず、図2に示すように、半導体基板1の表面の所定の領域に、熱酸化法等により素子分離領域3を形成する。
First, as shown in FIG. 2, an
次に、図3に示すように、トンネル絶縁膜2を構成するシリコン酸化膜2aを半導体基板1上に形成する。このシリコン酸化膜2aは、例えば熱酸化法により形成すればよい。より具体的には、例えば650〜900℃での水素と酸素との燃焼反応を利用したパイロジェニック酸化法や、あるいは、650〜1150℃の温度、50Torr以下の圧力下で生じる酸素と水素との反応により生成される酸化ラジカルを利用したラジカル酸化法等により、シリコン酸化膜2aを形成すればよい。
Next, as shown in FIG. 3, a
次に、図4に示すように、トンネル絶縁膜2を構成するシリコン窒化酸化膜2bをシリコン酸化膜2a上に形成する。このシリコン窒化酸化膜2bは、シリコン酸化膜2aの表面をラジカル窒化(Radical Nitridation)することにより形成する。具体的には、アルゴンで希釈した窒素をプラズマ分解する過程で得られる、窒素ラジカルを利用すればよい。
Next, as shown in FIG. 4, a
従来のプラズマ窒化法では、窒素を含むガスの直流グロー放電によって高いエネルギー状態のプラズマを発生させ、このプラズマ生成で得られる窒素分子などのイオンが、処理物を加熱昇温すると同時に表面を活性化させていた。一方、ラジカル窒化法では、窒素を含むガスのグロー放電を精密に制御する。これにより、イオン密度が小さく、かつ、低いエネルギー状態のプラズマを発生させながら、高活性なラジカル(活性種)を有効に生成させて窒化処理を行うことができる。 In the conventional plasma nitriding method, a high energy plasma is generated by direct current glow discharge of a gas containing nitrogen, and ions such as nitrogen molecules obtained by this plasma generation activate the surface at the same time as the temperature of the treatment is increased by heating. I was letting. On the other hand, in radical nitriding, glow discharge of nitrogen-containing gas is precisely controlled. Thus, nitriding can be performed by effectively generating highly active radicals (active species) while generating plasma with a low ion density and a low energy state.
ラジカル窒化の条件としては例えば、窒素をプラズマ分解するためのラジカル窒化装置のマイクロ波パワーを1〜4kWとし、アルゴンガスと窒素ガスとの流量比をアルゴン:窒素=1:0.02〜0.1とし、温度を250〜600℃とし、圧力を0.1〜5Torrとすればよい。また、マイクロ波により発生した高密度プラズマ領域からシリコン酸化膜2a表面を充分に離せばよい。それにより、シリコン酸化膜2a表面にはプラズマダメージの原因の一つである窒素イオンの数を少なくし、窒素ラジカルの数を増やすことができ、欠陥の少ないシリコン窒化酸化膜2bを形成することができる。
As the conditions for radical nitriding, for example, the microwave power of a radical nitriding apparatus for plasma decomposition of nitrogen is set to 1 to 4 kW, and the flow ratio of argon gas to nitrogen gas is set to argon: nitrogen = 1: 0.02-0. 1, the temperature may be 250 to 600 ° C., and the pressure may be 0.1 to 5 Torr. The surface of the
なお、この条件下にて発明者らが実際に形成したシリコン窒化酸化膜2bを、X線光電子分光分析法(XPS)にて解析したところ、1nm程度の膜厚となっていた。また、シリコン窒化酸化膜2b内の窒素含有量は、アルゴンガスと窒素ガスの流量比や、圧力、窒化時間等、ラジカル窒化の条件を適宜設定することにより、調節することができる。
When the
次に、図5に示すように、シリコン窒化酸化膜2b上に浮遊ゲート電極5となる導電膜を形成する。浮遊ゲート電極5となる導電膜は、例えばモノシラン(SiH4)とホスフィン(PH3)を用いたCVD法により形成可能である。形成時の温度を例えば500〜550℃とすることにより、浮遊ゲート電極5は、リンが添加されたポリシリコン膜として形成される。なお、リンの添加濃度は、モノシラン(SiH4)とホスフィン(PH3)とのガス流量比の設定により制御可能である。
Next, as shown in FIG. 5, a conductive film to be the floating
次に、CVD法により浮遊ゲート電極5となる導電膜上に、シリコン酸化膜6、シリコン窒化膜7およびシリコン酸化膜8を形成し、さらに、浮遊ゲート電極5となる導電膜と同様の製法により制御ゲート電極9となる導電膜を形成する。
Next, a
この後、フォトリソグラフィ及びエッチング技術を用いて、上記制御ゲート電極9となる導電膜までの積層構造をパターニングすることにより、図1における、トンネル絶縁膜2、浮遊ゲート電極5、電荷保持膜15および制御ゲート電極9の積層構造が形成される。
After that, by using photolithography and etching techniques, the laminated structure up to the conductive film that becomes the
本実施の形態に係る半導体不揮発性記憶装置及びその製造方法によれば、シリコン酸化膜2aの表面をラジカル窒化することにより、トンネル絶縁膜2を構成するシリコン窒化酸化膜2bを形成する。ラジカル窒化処理により形成された膜は、CVD法による窒化膜に比べて、膜中に欠陥が生じにくい。また、ラジカル窒化処理によれば、従来の単純なプラズマ窒化処理に比べてプラズマによるダメージが少ない。よって、トンネル絶縁膜2にリーク電流が生じにくい半導体不揮発性記憶装置を製造することができる。
According to the semiconductor nonvolatile memory device and the manufacturing method thereof according to the present embodiment, the surface of the
図6は、本実施の形態に係る半導体不揮発性記憶装置のデータ保持特性を、従来の半導体不揮発性記憶装置のデータ保持特性と比較することにより、本実施の形態に係る半導体不揮発性記憶装置の効果を示した図である。 FIG. 6 shows a comparison of the data retention characteristics of the semiconductor nonvolatile memory device according to the present embodiment with the data retention characteristics of the conventional semiconductor nonvolatile memory device. It is the figure which showed the effect.
図6では、縦軸に不良品割合が10ppb(Parts Per Billion)となるまでのデータ保持時間をとり、横軸にトンネル絶縁膜2の膜厚をとっている。このうち、グラフGH1が従来の半導体不揮発性記憶装置のデータ保持特性であり、グラフGH2が本実施の形態に係る半導体不揮発性記憶装置のデータ保持特性である。
In FIG. 6, the vertical axis represents the data retention time until the defective ratio reaches 10 ppb (Parts Per Billion), and the horizontal axis represents the thickness of the
グラフGH2の値から判るように、本実施の形態に係る半導体不揮発性記憶装置のデータ保持特性は、従来の特性に比べて一桁以上、データ保持時間が長い。これは、トンネル絶縁膜2にリーク電流が生じにくいことから、本実施の形態に係る半導体不揮発性記憶装置の電荷保持能力がきわめて高いことを意味している。
As can be seen from the value of the graph GH2, the data retention characteristic of the semiconductor nonvolatile memory device according to the present embodiment is one digit or more longer than the conventional characteristic. This means that since the leak current hardly occurs in the
<実施の形態2>
本実施の形態は、実施の形態1に係る半導体不揮発性記憶装置及びその製造方法の変形例であって、実施の形態1におけるシリコン酸化膜2aと半導体基板1の間に、トンネル絶縁膜2を構成する他のシリコン窒化酸化膜を形成するようにしたものである。
<
The present embodiment is a modification of the semiconductor nonvolatile memory device and the manufacturing method thereof according to the first embodiment. The
図7は、本実施の形態に係る半導体不揮発性記憶装置を示す図である。図7に示すように、この半導体不揮発性記憶装置は、図1の半導体不揮発性記憶装置に比べて、半導体基板1とシリコン酸化膜2aとの間に形成された他のシリコン窒化酸化膜2cを備えている点のみが異なる。そして、シリコン酸化膜2aおよびシリコン窒化酸化膜2b,2cで構成される積層膜が、半導体不揮発性記憶装置の1メモリセルのトンネル絶縁膜2として機能する。
FIG. 7 is a diagram showing a semiconductor nonvolatile memory device according to the present embodiment. As shown in FIG. 7, this semiconductor nonvolatile memory device has another
このように、トンネル絶縁膜2が、シリコン酸化膜2a、及び、シリコン窒化酸化膜2b,2cにより構成されるので、トンネル絶縁膜2を更に強固にすることができ、トンネル絶縁膜2にリーク電流がより生じにくい半導体不揮発性記憶装置が得られる。また、半導体基板1とシリコン酸化膜2aとの間にシリコン窒化酸化膜2cが形成されているので、トンネル絶縁膜2と半導体基板1との界面の欠陥が生じにくく、トンネル絶縁膜2と半導体基板1との界面の界面準位が増大しにくい半導体不揮発性記憶装置が得られる。
Thus, since the
その他の点については、実施の形態1に係る半導体不揮発性記憶装置と同様のため、説明を省略する。 Since other points are the same as those of the semiconductor nonvolatile memory device according to the first embodiment, description thereof is omitted.
次に、本実施の形態に係る半導体不揮発性記憶装置の製造方法について、図8〜図10を用いて説明する。 Next, a method for manufacturing the semiconductor nonvolatile memory device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
まず、実施の形態1の図2および図3と同様にして、半導体基板1の表面に熱酸化法等により素子分離領域3を形成し、その後、熱酸化法等によりおよびシリコン酸化膜2aを半導体基板1上に形成する。
First, as in FIGS. 2 and 3 of the first embodiment, the
次に、図8に示すように、シリコン酸化膜2aと半導体基板1との間に、シリコン窒化酸化膜2cを形成する。このシリコン窒化酸化膜2cは、一酸化窒素(NO)、亜酸化窒素(N2O)またはアンモニア(NH3)の雰囲気中でアニール処理(処理温度は、例えば800〜1150℃)を行うことにより形成する。
Next, as shown in FIG. 8, a
次に、図9に示すように、シリコン酸化膜2aの表面をラジカル窒化することにより、シリコン窒化酸化膜2bをシリコン酸化膜2a上に形成する。ラジカル窒化の条件は、実施の形態1の場合と同様とすればよい。
Next, as shown in FIG. 9, a
次に、図10に示すように、シリコン窒化酸化膜2b上に浮遊ゲート電極5となる導電膜を、実施の形態1の場合と同様に形成する。
Next, as shown in FIG. 10, a conductive film to be the floating
次に、CVD法により浮遊ゲート電極5となる導電膜上に、シリコン酸化膜6、シリコン窒化膜7およびシリコン酸化膜8を形成し、さらに、浮遊ゲート電極5となる導電膜と同様の製法により制御ゲート電極9となる導電膜を形成する。
Next, a
この後、フォトリソグラフィ及びエッチング技術を用いて、上記制御ゲート電極9となる導電膜までの積層構造をパターニングすることにより、図7における、トンネル絶縁膜2、浮遊ゲート電極5、電荷保持膜15および制御ゲート電極9の積層構造が形成される。
After that, by using photolithography and etching techniques, the laminated structure up to the conductive film that becomes the
本実施の形態に係る半導体不揮発性記憶装置においても、シリコン窒化酸化膜2bは、シリコン酸化膜2aの表面をラジカル窒化することにより形成される。よって、トンネル絶縁膜2にリーク電流がより生じにくい半導体不揮発性記憶装置が得られる。
Also in the semiconductor nonvolatile memory device according to the present embodiment,
また、本実施の形態に係る半導体不揮発性記憶装置の製造方法は、一酸化窒素、亜酸化窒素またはアンモニア雰囲気中でアニール処理を行い、シリコン酸化膜2aと半導体基板1との間に、トンネル絶縁膜2を構成するシリコン窒化酸化膜2cを形成する工程をさらに備える。よって、さらにトンネル絶縁膜2を強固にすることができ、リーク電流がより生じにくい半導体不揮発性記憶装置を製造することができる。また、トンネル絶縁膜2と半導体基板1との界面の欠陥が生じにくく、トンネル絶縁膜2と半導体基板1との界面の界面準位が増大しにくい半導体不揮発性記憶装置を製造することができる。
Further, in the method for manufacturing the semiconductor nonvolatile memory device according to the present embodiment, the tunnel insulation is performed between the
図11は、本実施の形態に係る半導体不揮発性記憶装置のデータ消去速度の低下によるデータ消去動作不良率を、シリコン窒化酸化膜2cを有しない、シリコン酸化膜2a及びシリコン窒化膜2bの二層からなるトンネル絶縁膜2を備える半導体不揮発性記憶装置のデータ消去動作不良率と比較することにより、本実施の形態に係る半導体不揮発性記憶装置の効果を示す図である。
FIG. 11 shows the data erasure operation failure rate due to a decrease in the data erasing speed of the semiconductor nonvolatile memory device according to the present embodiment. The
図11では、縦軸にデータ消去動作不良の累積の割合を採り、横軸にデータ書き込み動作及びデータ消去動作の繰り返し回数を採っている。このうちグラフGH3が、シリコン窒化酸化膜2cを有しない、シリコン酸化膜2a及びシリコン窒化膜2bの二層からなるトンネル絶縁膜2を備える半導体不揮発性記憶装置のデータ消去動作不良率であり、一方、グラフGH4が、本実施の形態に係る半導体不揮発性記憶装置のデータ消去動作不良率である。
In FIG. 11, the vertical axis represents the cumulative rate of data erasure operation failure, and the horizontal axis represents the number of repetitions of the data write operation and data erasure operation. Of these graphs, GH3 is the data erasure operation failure rate of the semiconductor nonvolatile memory device that does not have the
グラフGH4の値から分かるように、本実施の形態に係る半導体不揮発性記憶装置のデータ消去動作不良率は、シリコン酸化膜2a及びシリコン窒化膜2bの二層からなるトンネル絶縁膜2を備える半導体不揮発性記憶装置のデータ消去動作不良率よりも低い。これは、データ書き込み動作とデータ消去動作の繰り返しによる、トンネル絶縁膜2と半導体基板1との間の界面準位の増大が起こりにくいため、本実施の形態に係る半導体不揮発性記憶装置のデータ消去速度の劣化が極めて少ないことを意味している。
As can be seen from the value of the graph GH4, the data erasure operation failure rate of the semiconductor nonvolatile memory device according to the present embodiment is the semiconductor nonvolatile memory including the
本実施の形態に係る半導体不揮発性記憶装置のデータ保持特性についても、本願発明者らは、図6の場合と同様、良好な結果を得ることができた。 Regarding the data retention characteristics of the semiconductor nonvolatile memory device according to the present embodiment, the inventors of the present application were able to obtain good results as in the case of FIG.
1 半導体基板、2 トンネル絶縁膜、2a シリコン酸化膜、2b,2c シリコン窒化酸化膜。
1 Semiconductor substrate, 2 tunnel insulating film, 2a silicon oxide film, 2b, 2c silicon oxynitride film.
Claims (5)
(a)前記トンネル絶縁膜を構成するシリコン酸化膜を半導体基板上に形成する工程と、
(b)前記トンネル絶縁膜を構成する第1シリコン窒化酸化膜を前記シリコン酸化膜上に形成する工程と
を備え、
前記工程(b)において、前記シリコン酸化膜の表面をラジカル窒化することにより、前記第1シリコン窒化酸化膜を形成する
半導体不揮発性記憶装置の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device including a tunnel insulating film,
(A) forming a silicon oxide film constituting the tunnel insulating film on a semiconductor substrate;
(B) forming a first silicon oxynitride film constituting the tunnel insulating film on the silicon oxide film,
A method of manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device, wherein in the step (b), the first silicon oxynitride film is formed by radical nitriding the surface of the silicon oxide film.
(c)前記工程(a)の後であって前記工程(b)の前に、一酸化窒素、亜酸化窒素またはアンモニア雰囲気中でアニール処理を行い、前記シリコン酸化膜と前記半導体基板との間に、前記トンネル絶縁膜を構成する第2シリコン窒化酸化膜を形成する工程
をさらに備える半導体不揮発性記憶装置の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device according to claim 1, comprising:
(C) After the step (a) and before the step (b), an annealing process is performed in an atmosphere of nitrogen monoxide, nitrous oxide, or ammonia, and between the silicon oxide film and the semiconductor substrate. A method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device, further comprising the step of forming a second silicon oxynitride film constituting the tunnel insulating film.
前記半導体基板上に形成されたシリコン酸化膜と、
前記シリコン酸化膜上に形成されたシリコン窒化酸化膜と
を備え、
前記シリコン酸化膜および前記シリコン窒化酸化膜は、トンネル絶縁膜を構成し、
前記シリコン窒化酸化膜は、前記シリコン酸化膜の表面をラジカル窒化することにより形成された
半導体不揮発性記憶装置。 A semiconductor substrate;
A silicon oxide film formed on the semiconductor substrate;
A silicon oxynitride film formed on the silicon oxide film,
The silicon oxide film and the silicon oxynitride film constitute a tunnel insulating film,
The silicon nitride oxide film is a semiconductor nonvolatile memory device formed by radical nitriding the surface of the silicon oxide film.
シリコン酸化膜と、
前記シリコン酸化膜上に形成された第1シリコン窒化酸化膜と、
前記半導体基板と前記シリコン酸化膜との間に形成された第2シリコン窒化酸化膜と
を備え、
前記シリコン酸化膜、並びに、前記第1及び第2シリコン窒化酸化膜は、トンネル絶縁膜を構成する
半導体不揮発性記憶装置。 A semiconductor substrate;
Silicon oxide film,
A first silicon oxynitride film formed on the silicon oxide film;
A second silicon oxynitride film formed between the semiconductor substrate and the silicon oxide film;
The silicon oxide film, and the first and second silicon oxynitride films are semiconductor nonvolatile memory devices constituting a tunnel insulating film.
前記第1シリコン窒化酸化膜は、前記シリコン酸化膜の表面をラジカル窒化することにより形成された
半導体不揮発性記憶装置。
The semiconductor nonvolatile memory device according to claim 4,
The first silicon nitride oxide film is a semiconductor nonvolatile memory device formed by radical nitriding the surface of the silicon oxide film.
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